1 引言
三维地理信息具备直观性和真实性的特点，能够解决一些传统二维地理信息难以解决的问题，因此在政府决策、公众服务等领域的应用越来越广泛。随着三维地理信息系统开发和建设的不断深入，三维地理信息共享成为未来发展的方向，共享能够提高建设效益，避免重复建设进而有效解决信息孤岛问题，是发展的大势所趋。
在二维地理信息的共享中，基于服务的共享方式已经比较成熟，OGC标准服务（如WMS、WMTS、WFS等）解决了平台差异带来的共享障碍。而在三维地理信息领域，基于服务的共享发展较为落后，统一的OGC标准尚未正式发布，成熟案例很少，难以达到与二维同样的效果。本文针对这一现状，着重探讨基于OGC标准服务的三维地理信息共享问题，提出共享框架，为三维地理信息共享的研究和应用提供参考。
2 现状及存在问题
2.1 基于服务的三维地理信息共享现状
目前，ESRI、超图等常见地理信息平台均提供了对三维地理信息的支持，科澜、伟景行等专门针对三维的地理信息平台也迅速壮大，这些平台对三维地理信息网络服务的支持能力如表1所示：
表1 常见平台三维地理信息网络服务支持情况
由上表1可以总结出：①各平台都对SOA架构加以了考虑，都有相应的server产品；②各平台都定义了私有的三维网络服务，并支持服务的发布；③各平台都支持对地形和模型的发布。此外，对于三维的OGC标准服务，各平台均未提供支持。
由上述现状可知，目前对基于服务的三维地理信息共享已有所考虑和支持，但从实际应用角度来说，效果却不太理想：各平台私有的三维服务往往仅能满足数据传输和各自平台内的服务调用，与二维地理信息共享的效果尚有很大差距。从三维地理信息系统建设和使用情况也可以看出，成果集中在三维地理信息浏览和展示，而基于服务进行共享未见大量成熟案例。
2.2 存在问题分析
在综合分析的基础上，可概括出目前国内外常见平台在基于服务的三维地理信息共享方面主要不足在于：①缺乏统一系统的三维服务分类和定义，无法满足三维共享中的需求，如分层分类发布和叠加等；②未考虑服务间的互操作性，即使共享也只能在同一厂商的平台间进行，不同平台的服务无法融合；③缺少对共享效率和结构上的考虑，对高效率的、瘦客户端结构的共享应对不足。
类似的问题在二维地理信息的共享中也曾出现，对OGC标准服务（如WMS、WFS、WMTS等）的支持和实现很大程度上解决了这些问题。但是在三维领域，没有正式版本的OGC标准发布。目前已知的OGC标准三维服务（如W3DS、WVS等）仅发布了讨论稿，其可行性、实用性还有待进一步检验，这也对三维地理信息的共享造成了一定的障碍。
3 基于OGC标准服务的三维地理信息共享探索
虽然OGC标准三维服务并未正式发布,但是若要很好地解决以上章节中所提到的问题，还必须依赖OGC标准三维服务,其原因有以下几点：一是OGC标准是业界公认的标准,OGC对三维地理信息网络服务进行了统一的分类和定义,这是真正实现共享的基础；二是OGC标准三维服务能有效解决不同厂商平台所发布服务的叠加和互操作问题，各产商发布的服务只要都遵循OGC标准，就可以很好地融合；三是从目前OGC标准三维服务的讨论稿来看，标准在制定的过程中就已经考虑了结构和效率问题，可以实现高效的、瘦客户端的共享。此外，二维的OGC标准服务已经很好地解决了基于网络服务的二维地理信息共享问题，借鉴二维的做法，三维也可以利用OGC标准服务来解决共享中遇到的问题。
因此，这里以OGC标准三维服务为核心展开讨论，着重探讨OGC标准三维服务的可行性和实用性。只要OGC标准三维服务可行、实用，并且各三维平台都对其加以支持，基于服务三维地理信息共享中存在的问题就会迎刃而解。
3.1 OGC标准三维服务
OGC标准三维服务虽未经正式发布,但从其开始制定至今也已有多年时间,并经过了数个版本的演进。目前较受关注的是W3DS服务和WVS服务：
1、 W3DS服务
W3DS服务类似于二维中的WMS服务，调用者并不能通过服务获取原始数据，而是获得由若干显示要素组成的场景（Scene）。与WMS服务不同的是，W3DS服务输出的不是图片，而是树形结构的场景图，场景图中不包含属性，属性通过额外的服务接口获取。W3DS服务对场景进行了优化，改善了高帧率实时渲染的效率，可以通过加载了三维插件的网络浏览器交互显示，也可以通过各类“数字地球”软件进行加载。W3DS服务目前版本为0.4.0。
2、 WVS服务
WVS服务是在对WTS（Web Terrain Service）服务和WPVS（Web Perspective View Service）服务进行改进和扩展的基础上提出的一种三维表现服务。WVS服务通过对三维场景(Scene)进行投影、渲染和栅格化获得三维视景（View），并输出以三维视景为单位的二维图像。WVS服务最大的特点为它是一种瘦客户端服务，对三维场景的所有可视化、分析、浏览和信息获取均在服务端完成，服务器和客户端之间通过图像来进行数据交换。这种特点特别适用于客户端不具备强大的三维处理能力的应用场合，如基于网络的或基于移动端的应用等。WVS服务目前最新版本为0.3.0。
3.2运用OGC标准三维服务进行共享的可行性验证
可行性是运用OGC标准三维服务进行共享首先面对的问题,3DPIE实验从技术角度对W3DS服务和WVS服务进行了实现和集成,实验共分数据集成、服务集成和服务交付（访问）三个阶段，如图1所示：
图1 OGC的3DPIE实验过程
其中实验②和实验③分别测试了W3DS服务和WVS服务叠加和互操作性以及不同平台发布的W3DS服务的集成，实验④和实验⑤测试了W3DS服务和WVS服务在网络浏览器及移动端的调用和展现。该实验从技术上验证了运用OGC标准三维服务进行共享的可行性,消除了三维共享中的技术障碍，进一步支持了本节开头提出的“以OGC标准三维服务为核心解决基于网络服务三维地理信息共享问题”的思路。从该实验中可以得出如下结论：
①同一平台发布的W3DS服务和WVS服务可以进行叠加和互操作问题；
②不同平台发布的多个W3DS服务（或WVS）服务可以进行叠加和互操作；
③W3DS服务和WVS服务适用于多种终端，包括浏览器、客户端和移动端，并有较高的效率。
3.3基于OGC标准服务的三维地理信息共享思路
OGC标准服务的可行性验证为共享建立了基础。在实际共享应用中，三维场景中除三维地理信息外，还应包括矢量、影像等各类二维地理信息，从而实现二、三维协同展示并可以进行查询、分析等操作。因此，基于OGC标准服务的三维地理信息共享必须兼顾二维服务，除此之外，目前各平台都定义了各自专有的三维服务，应考虑与这些服务的兼容使用。因此，基于OGC标准服务的三维地理信息共享基本思路为：明确OGC标准二维服务以及平台专有三维服务在共享中的定位和作用，并进一步考虑OGC标准二维服务与OGC标准三维服务的关系、三维功能服务与二维功能服务的异同以及平台专有三维服务与OGC标准三维服务之间的关系等，从而建立一个可行、实用的三维地理信息共享框架。
本文针对上述讨论提出如下三维地理信息共享框架，如图2所示，该框架以OGC标准三维服务为核心，以满足实用性为目标，为三维地理信息共享提供参考：
图2 基于服务的三维地理信息共享框架
该框架以三维地理信息数据库为基础支撑，通过三维共享平台发布多类三维服务，供各类三维应用共享使用。其中，平台专有服务是各平台厂商现有的自定义三维服务，这类服务便于调用和网络传输但缺乏集成和互操作性，主要用于内网专题应用的数据提供和支持；OGC标准的WVS服务和W3DS服务是三维共享的核心服务，由于具备良好的集成和互操作性能，主要面向内网各类系统间的共享应用及外网各类公共服务应用，根据服务的特点，W3DS服务既可以直接共享，也可以作为WVS服务的数据提供者进行共享；WMS服务和WFS服务是OGC标准的二维服务，主要为WVS服务提供二维数据源，并在一定程度上满足三维应用中的二维数据共享需求；三维功能服务是将三维特有的处理分析功能，如控高分析、视线分析等以网络服务的形式发布并共享，是共享框架不可或缺的部分，主要用于内外网的三维空间分析；WPS服务是OGC标准的二维功能服务，主要用于为三维功能服务提供必要的支持，并为三维应用提供各种二维分析功能的支持。
4 结束语
基于OGC标准服务进行三维地理信息共享不但可以降低三维地理信息系统的建设成本和建设难度，解决三维领域的信息孤岛问题，而且可以避免目前基于服务三维地理信息共享存在的一些弊端。本文通过对常见平台共享实现情况的整理分析，探讨基于OGC标准服务进行三维地理信息共享的可行性和实用性，并提出了以OGC标准三维服务为核心进行共享的思路，为基于服务三维地理信息共享实现提供了参考方案。随着地理信息公共服务平台建设的不断开展和深入，现有三维共享的弊端将被实际使用需求验证，而基于OOG标准的三维地理信息共享需求也必将进一步凸显，本文的研究是对上述问题的初步解答，并可为三维地理信息公共服务平台的建设提供支撑，因此对于促进测绘成果广泛应用、推进地理信息资源共建共享、转变地理信息服务方式等方面具有重要的现实意义。
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作者简介：吴掠桅（1984—），男，江苏南京人，工程师，硕士，2009年毕业于南京师范大学地图学与地理信息系统专业，目前主要从事数字城市和地理信息应用方面工作。
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